KR20200002797A - Distance sensor for measuring distance to ferromagnetic element, magnetic levitation system, and method for measuring distance to ferromagnetic element - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은, 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 거리 센서, 강자성 엘리먼트를 자기 부상시키기 위한 자기 부상 시스템, 및 거리 센서에서 부유 자기장들을 보상하기 위한 방법에 관한 것이다. 제1 양상에 따르면, 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 거리 센서가 제공된다. 제2 양상에 따르면, 강자성 엘리먼트를 자기 부상시키기 위한 자기 부상 시스템이 제공되며, 자기 부상 시스템은, 적어도 하나의 전자기 액추에이터 및 제1 양상에 따른 적어도 하나의 거리 센서를 포함하며, 적어도 하나의 거리 센서는 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하도록 구성된다. 제3 양상에 따르면, 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 방법이 제공되며, 방법은, 제1 홀 엘리먼트 및 제2 홀 엘리먼트를 포함하는 거리 센서를 제공하는 단계, 제1 홀 엘리먼트의 제1 신호 및 제2 홀 엘리먼트의 제2 신호를 검출하는 단계, 및 제1 신호로부터 제2 신호를 감산하는 단계를 포함한다. 제4 실시예에 따르면, 제1 양상에 따른 거리 센서의 사용이 제공되며, 거리 센서는 자기 부상 장치에서 사용되고, 거리 센서는 부상된 바디까지의 거리를 측정하도록 구성된다.The present disclosure relates to a distance sensor for measuring the distance to a ferromagnetic element, a magnetic levitation system for magnetically floating a ferromagnetic element, and a method for compensating floating magnetic fields in the distance sensor. According to a first aspect, a distance sensor for measuring the distance to a ferromagnetic element is provided. According to a second aspect, a magnetic levitation system for magnetic levitation of a ferromagnetic element is provided, the magnetic levitation system comprising at least one electromagnetic actuator and at least one distance sensor according to the first aspect, the at least one distance sensor Is configured to measure the distance to the ferromagnetic element. According to a third aspect, a method is provided for measuring a distance to a ferromagnetic element, the method comprising: providing a distance sensor comprising a first hall element and a second hall element, a first signal of the first hall element And detecting a second signal of the second Hall element, and subtracting the second signal from the first signal. According to a fourth embodiment, the use of a distance sensor according to the first aspect is provided, wherein the distance sensor is used in a magnetically levitated device and the distance sensor is configured to measure the distance to the injured body.
Description
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 거리 센서에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 개시내용의 실시예들은 특히, 강자성 엘리먼트를 자기 부상(magnetically levitating)시키기 위한 자기 부상 시스템, 및 거리 센서에서 부유 자기장들을 보상하기 위한 방법에 관한 것이다.[0001] Embodiments of the present disclosure relate to a distance sensor for measuring the distance to a ferromagnetic element. More specifically, embodiments of the present disclosure relate, in particular, to a magnetic levitation system for magnetically levitating a ferromagnetic element, and a method for compensating floating magnetic fields in a distance sensor.
[0002] 다양한 프로세스들, 예컨대 프로세싱 챔버 내의 기판의 코팅을 수행하기 위한 시스템들이 알려져 있다. 재료를 기판 상에 증착하기 위한 몇몇 방법들이 알려져 있다. 예로서, 기판들은 증발(evaporation) 프로세스, 물리 기상 증착(PVD; physical vapor deposition) 프로세스, 이를테면, 스퍼터링 프로세스, 스프레잉(spraying) 프로세스 등, 또는 화학 기상 증착(CVD; chemical vapor deposition) 프로세스를 사용하여 코팅될 수 있다. 프로세스는 코팅될 기판이 로케이팅되는 증착 장치의 프로세싱 챔버에서 수행될 수 있다. 증착 재료가 프로세싱 챔버에 제공된다. 복수의 재료들, 이를테면, 작은 분자들, 금속들, 산화물들, 질화물들 및 탄화물들이 기판 상에 증착을 위해 사용될 수 있다. 또한, 에칭, 구조화, 어닐링 등과 같은 다른 프로세스들이 프로세싱 챔버들에서 수행될 수 있다.[0002] Various processes are known for performing the coating of a substrate in a processing chamber, for example. Several methods are known for depositing a material onto a substrate. For example, substrates may use an evaporation process, a physical vapor deposition (PVD) process, such as a sputtering process, a spraying process, or the like, or a chemical vapor deposition (CVD) process. Can be coated. The process can be performed in the processing chamber of the deposition apparatus in which the substrate to be coated is located. Deposition material is provided to the processing chamber. A plurality of materials, such as small molecules, metals, oxides, nitrides and carbides, can be used for deposition on the substrate. In addition, other processes such as etching, structuring, annealing, and the like may be performed in the processing chambers.
[0003] 예컨대, 코팅 프로세스들이 대면적 기판들을 위해, 예컨대 디스플레이 제조 기술에서 고려될 수 있다. 코팅된 기판들은 여러 애플리케이션들 및 여러 기술 분야들에서 사용될 수 있다. 예컨대, 애플리케이션은 유기 발광 다이오드(OLED: organic light emitting diode) 패널들일 수 있다. 추가 애플리케이션들은 절연 패널들, 마이크로일렉트로닉스, 이를테면, 반도체 디바이스들, 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)들을 가진 기판들, 컬러 필터들 등을 포함한다. OLED들은 전기의 인가로 광을 생성하는 (유기) 분자들의 박막들로 이루어진 고체-상태 디바이스들이다. 예로서, OLED 디스플레이들은 전자 디바이스들 상에 밝은 디스플레이들을 제공할 수 있고, 예컨대, 액정 디스플레이(LCD: liquid crystal display)들과 비교하여 감소된 전력을 사용할 수 있다. 프로세싱 챔버에서, 유기 분자들이 생성(예컨대, 증발, 스퍼터링, 또는 스프레잉 등)되고, 기판들 상에 층들로서 증착된다. 입자들은, 예컨대, 기판 상의 특정 포지션들에 재료를 증착하기 위해, 예컨대 기판 상에 OLED 패턴을 형성하기 위해, 경계 또는 특정한 패턴을 갖는 마스크를 통과할 수 있다.[0003] For example, coating processes may be considered for large area substrates, such as in display manufacturing techniques. Coated substrates may be used in many applications and in various technical fields. For example, the application may be organic light emitting diode (OLED) panels. Further applications include insulating panels, microelectronics such as semiconductor devices, substrates with thin film transistors (TFTs), color filters, and the like. OLEDs are solid-state devices made of thin films of (organic) molecules that produce light by the application of electricity. By way of example, OLED displays can provide bright displays on electronic devices, for example, using reduced power compared to liquid crystal displays (LCDs). In the processing chamber, organic molecules are produced (eg, evaporated, sputtered, or sprayed, etc.) and deposited as layers on the substrates. The particles may pass through a mask having a boundary or a specific pattern, for example to deposit material at specific positions on the substrate, such as to form an OLED pattern on the substrate.
[0004] 프로세싱 시스템은, 예컨대 코팅 프로세스 동안에, 프로세싱 챔버에서 캐리어를 안내하기 위한 자기 부상 시스템을 포함할 수 있다. 자기 부상 시스템은 프로세싱 챔버 내에서 캐리어를 이송하도록 그리고/또는 프로세싱 포지션에 캐리어를 제공하도록 적응될 수 있다. 자기 부상 시스템은, 폐쇄형 제어 루프(closed control loop)를 형성하기 위해 전자기 액추에이터들, 센서들, 신호 프로세서들 및 전력 증폭기들을 갖는 하나 이상의 부상 유닛들을 포함할 수 있어서, 부상된 캐리어는 자기 베어링으로부터 미리 결정된 거리에 유지된다.[0004] The processing system may include a magnetic levitation system for guiding the carrier in the processing chamber, for example during the coating process. The magnetic levitation system may be adapted to transport the carrier within the processing chamber and / or to provide the carrier to the processing position. The magnetic levitation system can include one or more levitation units with electromagnetic actuators, sensors, signal processors and power amplifiers to form a closed control loop such that the levitation carrier can be removed from the magnetic bearing. It is kept at a predetermined distance.
[0005] 기판들이 고진공에서 프로세싱되는 애플리케이션들에서, 액추에이터들, 센서들 및 다른 컴포넌트들의 금속성 차폐는 몇몇 타입들의 거리 센서들을 사용하지 못하게 한다. 그러한 애플리케이션들에서, 자기 효과들에 기반한 거리 센서들, 이를테면, 홀 효과 센서(hall effect sensor)들이 사용되는데, 왜냐하면, 이들은 비철 금속성 차폐(non-ferrous metallic shielding)를 통해 거리들을 측정할 수 있기 때문이다.[0005] In applications where substrates are processed in high vacuum, metallic shielding of actuators, sensors, and other components prevents the use of some types of distance sensors. In such applications, distance sensors based on magnetic effects, such as hall effect sensors, are used because they can measure distances through non-ferrous metallic shielding. to be.
[0006] 자기 부상 시스템의 일 양상은, 자기 부상 시스템의 최소화된 크기, 및 액추에이터와 센서의 코로케이션(collocation)을 통한 개선된 제어 거동을 달성하기 위해, 전자기 액추에이터들 및 거리 센서들을 부상 유닛 내에서 서로 가까이 포지셔닝하는 것이다.[0006] One aspect of the magnetic levitation system is to move electromagnetic actuators and distance sensors closer to each other in the levitation unit to achieve a minimized size of the magnetic levitation system and improved control behavior through colocation of the actuator and sensor. Positioning.
[0007] 상기 내용을 고려하면, 본 개시내용의 양상은, 당해 기술분야의 문제들 중 적어도 일부를 극복하는 거리 센서 및 거리 센서의 동작을 위한 방법을 제공하는 것이다.[0007] In view of the above, an aspect of the present disclosure is to provide a distance sensor and a method for operation of the distance sensor that overcome at least some of the problems in the art.
[0008] 제1 실시예에 따르면, 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 거리 센서가 제공된다. 거리 센서는 적어도 제1 영구 자석 엘리먼트, 적어도 제1 홀 엘리먼트, 및 적어도 제2 홀 엘리먼트를 포함하며, 제1 영구 자석 엘리먼트는 제1 자기장을 생성하고, 그리고 제1 홀 엘리먼트의 포지션에서의 제1 자기장의 방향은 제2 홀 엘리먼트의 포지션에서의 제1 자기장의 방향과 실질적으로 반대이다.[0008] According to a first embodiment, a distance sensor for measuring the distance to a ferromagnetic element is provided. The distance sensor includes at least a first permanent magnet element, at least a first hall element, and at least a second hall element, wherein the first permanent magnet element generates a first magnetic field, and the first in the position of the first hall element. The direction of the magnetic field is substantially opposite to the direction of the first magnetic field at the position of the second hole element.
[0009] 제2 실시예에 따르면, 강자성 엘리먼트를 자기 부상시키기 위한 자기 부상 시스템이 제공된다. 자기 부상 시스템은, 적어도 하나의 전자기 액추에이터 및 제1 실시예에 따른 적어도 하나의 거리 센서를 포함하며, 적어도 하나의 거리 센서는 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하도록 구성된다.[0009] According to a second embodiment, a magnetic levitation system for magnetic levitation of a ferromagnetic element is provided. The magnetic levitation system comprises at least one electromagnetic actuator and at least one distance sensor according to the first embodiment, wherein the at least one distance sensor is configured to measure the distance to the ferromagnetic element.
[0010] 제3 실시예에 따르면, 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 제1 홀 엘리먼트 및 제2 홀 엘리먼트를 포함하는 거리 센서를 제공하는 단계, 제1 홀 엘리먼트의 제1 신호 및 제2 홀 엘리먼트의 제2 신호를 검출하는 단계, 및 제1 신호로부터 제2 신호를 감산(subtracting)하는 단계를 포함한다.[0010] According to a third embodiment, a method for measuring the distance to a ferromagnetic element is provided. The method includes providing a distance sensor comprising a first Hall element and a second Hall element, detecting a first signal of the first Hall element and a second signal of the second Hall element, and from the first signal; Subtracting two signals.
[0011] 제4 실시예에 따르면, 제1 실시예에 따른 거리 센서의 사용이 제공된다. 거리 센서는 자기 부상 장치에서 사용되고, 거리 센서는 부상된 바디까지의 거리를 측정하도록 구성된다.[0011] According to a fourth embodiment, the use of the distance sensor according to the first embodiment is provided. The distance sensor is used in a magnetically levitated device, and the distance sensor is configured to measure the distance to the injured body.
[0012] 실시예들은 또한, 개시되는 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이며, 각각의 설명되는 방법 단계를 수행하기 위한 장치 부분들을 포함한다. 이러한 방법 단계들은, 하드웨어 컴포넌트들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 게다가, 본 개시내용에 따른 실시예들은 또한, 설명되는 장치를 동작시키는 방법들에 관한 것이다. 방법은, 장치의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 단계들을 포함한다.[0012] Embodiments also relate to apparatuses for performing the disclosed methods and include apparatus portions for performing each described method step. These method steps may be performed by hardware components, by a computer programmed by appropriate software, by any combination of the two, or in any other manner. In addition, embodiments according to the present disclosure also relate to methods of operating the described apparatus. The method includes method steps for performing all respective functions of the apparatus.
[0013]
본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 하기에서 설명된다:
도 1은 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템의 개략적인 정면도를 도시하고;
도 2a는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템의 측단면도를 도시하고;
도 2b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템의 정면 단면도를 도시하고;
도 3a, 도 3b는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 거리 센서의 측단면도들을 도시하고;
도 4는 본원에서 설명되는 실시예들에 따라, 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 방법의 흐름도를 도시하고; 그리고
도 5는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 거리 신호의 잘못된 성분(erroneous component)의 추가의 보상을 위한 방법의 흐름도를 도시한다.In a manner in which the above-listed features of the present disclosure may be understood in detail, a more specific description of the disclosure briefly summarized above may be made with reference to the embodiments. The accompanying drawings relate to embodiments of the present disclosure and are described below:
1 shows a schematic front view of a magnetic levitation system in accordance with embodiments described herein;
2A shows a cross-sectional side view of a magnetic levitation system in accordance with embodiments described herein;
2B shows a front cross-sectional view of a magnetic levitation system in accordance with embodiments described herein;
3A, 3B show side cross-sectional views of a distance sensor in accordance with embodiments described herein;
4 shows a flowchart of a method for measuring a distance to a ferromagnetic element, in accordance with embodiments described herein; And
5 shows a flowchart of a method for further compensation of an erroneous component of a distance signal in accordance with embodiments described herein.
[0014] 이제 본 개시내용의 다양한 실시예들이 상세하게 참조될 것이며, 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들이 도면들에서 예시된다. 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 대한 차이들만이 설명된다. 각각의 예는 본 개시내용의 설명으로 제공되며, 본 개시내용의 제한으로서 의도되지 않는다. 또한, 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 또는 설명되는 피처(feature)들은, 또 다른 추가적인 실시예를 산출하기 위해, 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 설명은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하도록 의도된다.[0014] Reference will now be made in detail to various embodiments of the present disclosure, in which one or more examples of various embodiments are illustrated in the drawings. Within the following description of the drawings, like reference numerals refer to like components. In general, only differences to individual embodiments are described. Each example is provided by way of explanation of the disclosure and is not intended as a limitation of the disclosure. In addition, features illustrated or described as part of one embodiment may be used with or with other embodiments to yield another additional embodiment. The description is intended to include such modifications and variations.
[0015] 본원에서 설명되는 실시예들은 캐리어, 예컨대 기판 캐리어의 자기 부상 및/또는 이송을 수반한다. 따라서, 캐리어의 자기 부상은 비접촉식(contactless)일 수 있다. 본 개시내용 전반에 걸쳐 사용되는 "비접촉식"이라는 용어는, 캐리어의 중량이 기계적 접촉 또는 기계적 힘들에 의해 홀딩되는 것이 아니라 자기력에 의해 홀딩된다는 의미로 이해될 수 있다. 구체적으로, 캐리어는 기계적인 힘들 대신에 자기력들을 사용하여 부상 또는 부동 상태로 홀딩될 수 있다. 일부 구현들에서, 시스템 내의 캐리어의 부상 및 예컨대, 이동 중에 캐리어와 장치의 나머지 부분 사이에 기계적 접촉이 전혀 없을 수 있다.[0015] Embodiments described herein involve magnetic levitation and / or transfer of a carrier, such as a substrate carrier. Thus, the magnetic levitation of the carrier can be contactless. The term "contactless" as used throughout the present disclosure may be understood to mean that the weight of the carrier is held by magnetic force rather than by mechanical contact or mechanical forces. Specifically, the carrier can be held in a floating or floating state using magnetic forces instead of mechanical forces. In some implementations, there can be no mechanical contact between the carrier and the rest of the device during movement of the carrier and eg during movement.
[0016] 프로세싱 시스템에서 캐리어를 안내하기 위한 기계적 디바이스들과 비교하여, 이점은 캐리어의 이동의 정밀성 및/또는 선형성에 영향을 미치는 마찰로부터 비접촉식 부상이 영향을 받지 않는다는 것이다. 캐리어의 비접촉식 이송은 캐리어의 무마찰(frictionless) 이동을 가능하게 하며, 예컨대 증착 프로세스에서의 마스크에 대한 캐리어의 포지션이 높은 정밀성으로 제어 및 유지될 수 있다. 또한, 부상은 캐리어의 빠른 가속 또는 감속, 및/또는 캐리어 속도의 정밀한 조정을 가능하게 한다.[0016] Compared with mechanical devices for guiding the carrier in the processing system, the advantage is that the non-contact injury is not affected from friction which affects the precision and / or linearity of the carrier's movement. Non-contact transfer of the carrier allows for frictionless movement of the carrier, for example the position of the carrier relative to the mask in the deposition process can be controlled and maintained with high precision. Injuries also allow for rapid acceleration or deceleration of the carrier, and / or precise adjustment of the carrier speed.
[0017] 예컨대, 증착 프로세스 동안의 캐리어의 비접촉식 부상 또는 이송은, 캐리어의 이송 동안의 장치의 섹션들, 이를테면, 기계적 레일들과 캐리어 사이의 기계적 접촉으로 인한 입자들이 생성되지 않는다는 점에서 유익하다. 따라서, 특히 비접촉식 자기 부상을 사용하는 경우에 입자 생성이 최소화되기 때문에, 비접촉식 자기 부상 시스템은 기판 상에 증착되는 층들의 개선된 순도 및 균일성을 제공한다.[0017] For example, non-contact floating or conveying of the carrier during the deposition process is advantageous in that no particles are produced due to mechanical contact between the sections of the device during the transport of the carrier, such as mechanical rails and the carrier. Thus, non-contact magnetic levitation systems provide improved purity and uniformity of the layers deposited on the substrate, especially when particle generation is minimized when using non-contact magnetic levitation.
[0018] 자기 부상 시스템은 진공 환경 내에서 동작하도록 구성될 수 있다. 프로세싱 시스템은 적어도 하나의 진공 챔버를 포함할 수 있으며, 증착 프로세스는 기판 상에서 수행된다. 적어도 하나의 진공 챔버는 진공 챔버 내부의 진공의 생성을 위해 진공 챔버에 연결된 하나 이상의 진공 펌프들, 이를테면, 터보 펌프들 및/또는 크라이오-펌프(cryo-pump)들을 포함할 수 있다. 자기 부상 시스템은 기판을 진공 챔버 내로, 진공 챔버 밖으로, 또는 진공 챔버를 통해 이송하도록 구성될 수 있다.[0018] The magnetic levitation system can be configured to operate in a vacuum environment. The processing system may include at least one vacuum chamber and the deposition process is performed on the substrate. The at least one vacuum chamber may comprise one or more vacuum pumps, such as turbo pumps and / or cryo-pumps, connected to the vacuum chamber for the creation of a vacuum inside the vacuum chamber. The magnetic levitation system may be configured to transfer the substrate into, out of, or through the vacuum chamber.
[0019] 자기 부상 시스템은 캐리어를 이송하는 데 사용될 수 있다. 캐리어는, 기판, 복수의 기판들 및/또는 마스크를 운반하도록 적응될 수 있다. 캐리어는, 예컨대 대면적 기판 및/또는 복수의 대면적 기판들을 운반하도록 적응된 기판 캐리어일 수 있다. 대안적으로, 캐리어는, 예컨대 증착 프로세스에서 기판의 에지들이 코팅되는 것을 방지하기 위한 에지 배제 마스크를 운반하도록 적응된 마스크 캐리어일 수 있다.[0019] The magnetic levitation system can be used to transport the carrier. The carrier may be adapted to carry a substrate, a plurality of substrates and / or a mask. The carrier may be, for example, a substrate carrier adapted to carry a large area substrate and / or a plurality of large area substrates. Alternatively, the carrier may be a mask carrier adapted to carry an edge exclusion mask, for example, to prevent the edges of the substrate from being coated in the deposition process.
[0020] 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 캐리어는 기판 캐리어 또는 마스크 캐리어로 제한될 필요는 없다. 본원에서 설명되는 방법들은 또한, 다른 타입들의 캐리어들, 즉, 예컨대 기판들 또는 마스크들 이외의 오브젝트들 또는 디바이스들을 운반하도록 적응된 캐리어들에 적용된다.[0020] The carrier according to the embodiments described herein need not be limited to a substrate carrier or a mask carrier. The methods described herein also apply to other types of carriers, ie carriers adapted to carry objects or devices other than, for example, substrates or masks.
[0021] 본원에서 사용되는 "기판"이라는 용어는, 비가요성 기판들, 예컨대, 유리 기판, 웨이퍼, 사파이어 등과 같은 투명한 결정의 슬라이스들 또는 유리 플레이트와, 웹 또는 포일과 같은 가요성 기판들 둘 모두를 포함한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 실시예들에 따르면, 본원에서 설명되는 실시예들은 디스플레이 PVD, 즉, 디스플레이 시장을 위한 대면적 기판들 상의 스퍼터 증착을 위해 활용될 수 있다.[0021] As used herein, the term "substrate" includes both flexible substrates, such as webs or foils, and glass plates, or slices of transparent crystals, such as glass substrates, wafers, sapphires, and the like. . According to embodiments that can be combined with other embodiments described herein, the embodiments described herein can be utilized for sputter deposition on display PVD, ie large area substrates for the display market.
[0022] 실시예들에 따르면, 대면적 기판 또는 개개의 캐리어는 적어도 0.67 ㎡의 사이즈를 가질 수 있다. 사이즈는 대략 0.67 ㎡(0.73×0.92m - Gen 4.5) 내지 대략 8 ㎡, 더 구체적으로는 대략 2 ㎡ 내지 대략 9 ㎡ 또는 심지어 최대 12 ㎡일 수 있다. 예컨대, 대면적 기판 또는 캐리어는, 대략 0.67 ㎡ 기판들(0.73 × 0.92m)에 대응하는 GEN 4.5, 대략 1.4 ㎡ 기판들(1.1 m × 1.3 m)에 대응하는 GEN 5, 대략 4.29 ㎡ 기판들(1.95 m × 2.2 m)에 대응하는 GEN 7.5, 대략 5.7 ㎡ 기판들(2.2 m × 2.5 m)에 대응하는 GEN 8.5, 또는 심지어 대략 8.7 ㎡ 기판들(2.85 m × 3.05 m)에 대응하는 GEN 10일 수 있다. GEN 11 및 GEN 12와 같은 훨씬 더 큰 세대(generation)들 및 대응하는 기판 면적들이 유사하게 구현될 수 있다.[0022] According to embodiments, the large area substrate or the individual carrier may have a size of at least 0.67 m 2. The size may be between about 0.67 m 2 (0.73 × 0.92 m—Gen 4.5) to about 8 m 2, more specifically between about 2 m 2 and about 9 m 2 or even up to 12 m 2. For example, a large area substrate or carrier may comprise GEN 4.5 corresponding to approximately 0.67 m 2 substrates (0.73 × 0.92 m), GEN 5 corresponding to approximately 1.4 m 2 substrates (1.1 m × 1.3 m), approximately 4.29 m 2 substrates ( GEN 7.5 corresponding to 1.95 m × 2.2 m), GEN 8.5 corresponding to approximately 5.7 m 2 substrates (2.2 m × 2.5 m), or even GEN 10 corresponding to approximately 8.7 m 2 substrates (2.85 m × 3.05 m) Can be. Even larger generations and corresponding substrate areas such as GEN 11 and GEN 12 can be similarly implemented.
[0023]
도면들은 수직으로 배향된 캐리어를 도시한다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 기판(120)을 지지하는 캐리어(110)는 제1 방향(192) 및 제2 방향(194)에 의해 정의된 평면으로 배향되며, 제1 방향(192)은 실질적으로 캐리어 이송 방향으로 배향되고, 제2 방향(194)은 중력 방향과 실질적으로 평행하게 배향된다. 제1 방향(192)은 제2 방향(194)에 실질적으로 수직하게 배향된다. 그러나, 본원에서 설명되는 실시예들은 수직으로 배향된 캐리어들로 제한되지 않는다. 캐리어의 다른 배향들, 예컨대 수평 배향이 또한 제공될 수 있다.[0023]
The figures show the carrier oriented vertically. As exemplarily shown in FIG. 1, the
[0024] 본 개시내용에서, "실질적으로 평행한" 방향들의 용어는 서로 최대 10°, 또는 심지어 최대 15°의 작은 각도를 형성하는 방향들을 포함할 수 있다. "실질적으로 수직인" 방향들의 용어는 서로 90° 미만의 각도, 예컨대 적어도 80° 또는 적어도 75°의 각도를 형성하는 방향들을 포함할 수 있다. 실질적으로 평행한 또는 수직인 축들, 평면들, 영역들, 배향들 등의 개념들에 유사한 고려 사항들이 적용된다.[0024] In the present disclosure, the term of “substantially parallel” directions may include directions that form a small angle of up to 10 °, or even up to 15 ° of each other. The term "substantially perpendicular" may include directions that form an angle of less than 90 ° with each other, such as at least 80 ° or at least 75 °. Similar considerations apply to concepts such as substantially parallel or vertical axes, planes, regions, orientations, and the like.
[0025] 본원에서 설명되는 일부 실시예들은 "수직 방향"의 개념을 수반한다. 수직 방향은 중력이 연장되는 방향과 평행한 또는 실질적으로 평행한 방향인 것으로 고려된다. 수직 방향은, 예컨대 최대 15°의 각도만큼, 정확한 수직으로부터 벗어날 수 있다(정확한 수직은 중력에 의해 정의됨).[0025] Some embodiments described herein involve the concept of "vertical direction." The vertical direction is considered to be parallel or substantially parallel to the direction in which gravity extends. The vertical direction may deviate from the exact vertical, for example by an angle of up to 15 ° (the exact vertical is defined by gravity).
[0026] 본원에서 설명되는 실시예들은 "수평 방향"의 개념을 추가로 수반할 수 있다. 수평 방향은 수직 방향과 구별되는 것으로 이해되어야 한다. 수평 방향은 중력에 의해 정의되는 정확한 수직 방향에 수직일 수 있거나 또는 실질적으로 수직일 수 있다.[0026] Embodiments described herein may further involve the concept of "horizontal direction". It should be understood that the horizontal direction is distinguished from the vertical direction. The horizontal direction may be perpendicular to the exact vertical direction defined by gravity or may be substantially perpendicular.
[0027]
본원에서 설명되는 실시예들은, 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 거리 센서뿐만 아니라 강자성 엘리먼트를 자기 부상시키기 위한 자기 부상 시스템에 관한 것이다. 첫 번째로, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 자기 부상 시스템(100)의 예를 도시하는 도 1이 참조된다.[0027]
Embodiments described herein relate to a magnetic levitation system for magnetically floating a ferromagnetic element as well as a distance sensor for measuring the distance to the ferromagnetic element. First, reference is made to FIG. 1, which shows an example of a
[0028]
도 1에 도시된 자기 부상 시스템(100)은 캐리어(110)를 포함한다. 캐리어(110)는 기판(120)을 지지한다. 캐리어(110)는 강자성 엘리먼트(150), 예컨대 강자성 재료의 바(bar)를 포함한다. 자기 부상 시스템(100)은, 예컨대 능동적 자기 유닛들, 이를테면, 전자기 디바이스들, 솔레노이드들, 코일들 또는 초전도 자석들을 포함하는 복수의 부상 유닛들(170)을 포함한다. 복수의 부상 유닛들(170)의 개별적인 부상 유닛들은 참조 번호 175로 표시된다. 복수의 부상 유닛들(170)은 제1 방향(192)으로 연장된다. 캐리어(110)는 복수의 부상 유닛들(170)을 따라 이동가능하다. 강자성 엘리먼트(150) 및 복수의 부상 유닛들(170)은 캐리어(110)를 부상시키기 위한 자기 부상력을 제공하도록 구성된다. 자기 부상력은 제2 방향(194)으로 연장된다.[0028]
The
[0029]
도 1에 도시된 자기 부상 시스템(100)은 복수의 부상 유닛들(170)에 제공된 복수의 거리 센서들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 거리 센서가 각각의 부상 유닛(175)에 제공될 수 있다. 대안적으로, 거리 센서는 각각의 부상 유닛(175) 내에 제공될 수 있다. 거리 센서들은 캐리어(110)의 비접촉식 부상 동안에 복수의 부상 유닛들(170)과 캐리어(110) 사이의 거리들을 측정하도록 구성될 수 있다.[0029]
The
[0030]
도 1에 도시된 자기 부상 시스템(100)은 자기 구동 구조(magnetic drive structure)(180)를 포함한다. 자기 구동 구조(180)는 복수의 자기 구동 유닛들을 포함한다. 자기 구동 구조(180)의 개별적인 자기 구동 유닛들은 참조 번호 185로 표시된다. 캐리어(110)는 자기 구동 구조(180)의 자기 구동 유닛들(185)과 상호작용하기 위한 제2 강자성 엘리먼트(160)를 포함할 수 있다. 자기 구동 구조(180)의 자기 구동 유닛들(185)은 프로세싱 시스템 내에서, 예컨대 제1 방향(192)을 따라 캐리어를 구동시킨다. 예컨대, 제2 강자성 엘리먼트(160)는, 교번하는 극성으로 배열된 복수의 영구 자석들을 포함할 수 있다. 제2 강자성 엘리먼트(160)의 결과적인 자기장들은, 캐리어(110)를 부상된 상태로 제1 방향(192)으로 이동시키기 위해 자기 구동 구조(180)의 복수의 자기 구동 유닛들(185)과 상호작용할 수 있다.[0030]
The
[0031]
자기 부상 시스템(100)은 제어 유닛(130)을 포함한다. 제어 유닛(130)은 복수의 부상 유닛들(170) 및/또는 거리 센서들에 연결될 수 있다. 제어 유닛(130)은 캐리어(110)의 자기 부상을 제어하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(130)은, 예컨대, 거리 센서들에 의해 제어 유닛(130)에 공급되는 측정된 거리들에 기반하여, 캐리어(110)의 부상 동안에 캐리어(110)와 복수의 자기 유닛들(170) 사이의 거리를 제어하도록 구성될 수 있다. 자기 구동 구조(180)는 제어 유닛(130)의 제어 하에 캐리어(110)를 구동시킬 수 있다.[0031]
The
[0032]
이제, 부상 유닛(175)의 단면도들을 도시하는 도 2a 및 도 2b가 참조된다. 도 2a는 제1 방향(192) 또는 캐리어 이송 방향에서의 단면도이고, 도 2b는 제1 방향(192) 및 제2 방향(194)에 수직하는 제3 방향(196), 또는 캐리어 이송 방향을 가로지르는 방향에서의 단면도이다.[0032]
Reference is now made to FIGS. 2A and 2B showing cross sectional views of the floating
[0033]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 부상 유닛(175)은 적어도 전자기 액추에이터(178)를 포함한다. 전자기 액추에이터(178)는 적어도 코일(178a) 및 적어도 강자성 코어(178b)를 포함할 수 있고, 코일(178a)에 전류를 인가 시에 자기장을 생성한다. 전자기 액추에이터(178)에 의해 생성되는 자기장은 제2 방향(194)으로 강자성 엘리먼트(150)에 자기 부상력을 인가하여, 강자성 엘리먼트(150)가 부착된 캐리어(110)가 부상되게 한다.[0033]
According to embodiments of the present disclosure, which may be combined with other embodiments described herein, the floating
[0034]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 적어도 하나의 전자기 액추에이터, 적어도 하나의 거리 센서 및 제어기는 밀폐 인클로저(airtight enclosure) 내에 포함될 수 있다. 고진공 또는 초고진공 애플리케이션들에서의 자기 부상 시스템(100)의 동작으로 인해, 부상 유닛(175)의 다양한 컴포넌트들은 주변 진공 환경으로부터 차폐된다. 이러한 목적을 위해, 부상 유닛(175)은 하우징(176)을 더 포함할 수 있으며, 하우징(176)은 부상 유닛(175)의 컴포넌트들을 인클로징하여, 부상 유닛(175)의 컴포넌트들을 주변 진공 환경으로부터 차폐한다. 하우징(176)은, 내부 볼륨(177)이 주변 진공 환경으로부터 분리되도록 내부 볼륨(177)을 인클로징하는 밀폐 인클로저일 수 있다. 내부 볼륨(177)을 주변 진공 환경으로부터 분리시키는 것은 주변 진공 환경의 오염을 회피한다.[0034]
According to embodiments of the present disclosure, which may be combined with other embodiments described herein, at least one electromagnetic actuator, at least one distance sensor and controller may be included in an airtight enclosure. Due to the operation of the
[0035]
하우징(176)은 비-강자성 재료를 포함할 수 있어서, 하우징(176) 내에 로케이팅된 적어도 하나의 거리 센서(200)가 하우징(176)을 통해 자기장을 검출하는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 하우징(176)은 금속, 특히 알루미늄 합금 또는 비-강자성 스테인리스 강을 포함할 수 있다.[0035]
The
[0036]
내부 볼륨(177)은 주변 진공 환경과 동일한 압력, 또는 주변 진공 환경과 상이한 압력으로 유지될 수 있다. 예컨대, 내부 볼륨(177)은 주변 진공 환경보다 더 높은 압력으로 유지될 수 있다. 이러한 피처는, 하우징(176) 내에 포함된 전기 또는 전자 컴포넌트들 사이의 전기 아킹이 회피되도록, 하우징(176) 내에 포함된 부상 유닛(175)의 컴포넌트들이 대류를 통해 냉각되거나, 또는 내부 볼륨(177)의 평균 자유 경로(mean free path)를 수정하는 것을 가능하게 한다. 또한, 내부 볼륨(177)은 주변 진공 환경과 동일한 또는 주변 진공 환경과 상이한 가스 조성을 함유할 수 있다.[0036]
[0037]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 부상 유닛(175)은 제어기(179)를 더 포함할 수 있다. 제어기(179)는 적어도 거리 센서(200) 및 적어도 전자기 액추에이터(178)에 전기적으로 부착된다. 제어기(179)는, 거리 센서(200)와 강자성 엘리먼트(150) 사이의 거리(X)에 대응하는 거리 신호를 적어도 거리 센서(200)로부터 획득할 수 있다. 획득된 거리 신호에 기반하여, 제어기(179)는 전자기 액추에이터(178)에 의해 인가될 타겟 액추에이터 힘에 대응하는 액추에이터 신호를 출력한다.[0037]
According to embodiments of the present disclosure, which may be combined with other embodiments described herein, the
[0038]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 제어기(179)는 강자성 엘리먼트(150)까지의 거리를 제어하기 위하여 적어도 하나의 전자기 액추에이터의 폐루프 제어(closed-loop control)를 위해 구성될 수 있다. 예컨대, 제어기(179)는 타겟 거리를 유지하기 위해 폐루프 제어 메커니즘을 구현할 수 있다. 폐루프 제어 메커니즘은 PI 제어기, PID 제어기, 또는 당해 기술 분야의 임의의 다른 폐루프 제어기를 포함할 수 있다. 폐루프 제어 메커니즘은 적어도 하나의 거리 신호를 입력으로서 취할 수 있고, 적어도 하나의 전자기 액추에이터에 대한 제어 신호를 출력으로서 생성할 수 있다. 폐루프 제어 메커니즘은 추가의 입력 신호들을 수신하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 적어도 하나의 전자기 액추에이터의 추정된 전류 신호는 추가의 입력 신호로서 사용될 수 있다.[0038]
In accordance with an embodiment of the present disclosure, which may be combined with other embodiments described herein, the
[0039]
도 2a 및 도 2b에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제어기(179)는 부상 유닛(175)의 컴포넌트일 수 있다. 이러한 경우, 복수의 부상 유닛들(170)의 각각의 부상 유닛(175)은, 각각의 부상 유닛(175)을 독립적으로 제어할 수 있는 별개의 제어기(179)를 각각 가질 수 있다. 선택적으로, 각각의 부상 유닛(175)에 배치된 각각의 별개의 제어기(179)는, 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같은 제어 유닛(130)에 전기적으로 부착될 수 있다. 대안적으로, 제어기(179)는 제어 유닛(130)의 컴포넌트일 수 있으며, 복수의 부상 유닛들(170)의 각각의 부상 유닛(175)에 대한 각각의 제어기(179)는 단일 제어 유닛(130)에 통합된다.[0039]
As exemplarily shown in FIGS. 2A and 2B, the
[0040]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 부상 유닛(175)은 적어도 거리 센서(200)를 더 포함한다. 도 2a에 예시적으로 도시된 바와 같이, 부상 유닛(175)은 전자기 액추에이터(178)의 양측에 배열된 2개의 거리 센서들(200)을 포함할 수 있다. 거리 센서들(200)의 수는 각각의 전자기 액추에이터(178)에 대해 적어도 하나의 거리 센서, 특히 각각의 전자기 액추에이터(178)에 대해 2개의 거리 센서들(200)일 수 있다.[0040]
According to embodiments of the present disclosure, which may be combined with other embodiments described herein, the
[0041]
거리 센서(200)는 적어도 하나의 트랜스듀서를 포함할 수 있으며, 그 적어도 하나의 트랜스듀서는 자기장에 대한 응답으로 자신의 출력 전압을 변화시킨다. 예컨대, 거리 센서(200)는 홀 효과 센서 또는 거대 자기저항(GMR; giant magnetoresistive) 센서를 포함할 수 있다. 거리 센서(200)는, 거리 센서(200)와 강자성 엘리먼트(150) 사이의 거리(X)가 결정될 수 있도록, 강자성 엘리먼트(150)의 자기장을 검출하도록 구성된다. 따라서, 거리 센서(200)는, 강자성 엘리먼트(150)가 부착된 캐리어(110)와 부상 유닛(175) 사이의 거리를 비접촉식으로 결정하는 데 사용될 수 있다. 또한, 강자성 엘리먼트(150)의 자기장이 검출되기 때문에, 거리 센서(200)와 강자성 엘리먼트(150) 사이의 비-강자성 엘리먼트들의 존재는 거리 센서(200)의 동작을 방해하지 않는다.[0041]
The
[0042]
거리 센서(200)는, 강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 신뢰할 수 있게 측정하기 위해 적절한 포지션에 로케이팅될 수 있다. 거리 센서(200)는 부상 유닛(175)에 장착될 수 있거나, 또는 부상 유닛(175) 내에 포지셔닝될 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 예시적으로 도시된 바와 같이, 거리 센서(200)는 전자기 액추에이터(178)와 일렬(inline)로 포지셔닝될 수 있다. 부상 유닛(175)의 신뢰할 수 있는 그리고 고성능의 제어를 달성하기 위해, 센서/액추에이터 쌍에서 센서와 액추에이터의 코로케이션이 바람직하다. 따라서, 거리 센서(200)가 전자기 액추에이터(178)에 매우 근접하게 포지셔닝되는 것이 바람직하다. 또한, 거리 센서(200)를 전자기 액추에이터(178)에 매우 근접하게 포지셔닝하는 것은 부상 유닛(175)이 더 콤팩트하게 되는 것을 가능하게 하는 추가의 효과를 갖는다.[0042]
The
[0043]
그러나, 전자기 액추에이터(178)가 캐리어(110)를 부상시키기 위해 전자기장을 생성하기 때문에, 거리 센서(200)를 전자기 액추에이터(178)에 매우 근접하게 포지셔닝하는 것은 문제가 된다. 전자기 액추에이터(178)에 의해 생성된 부유 자기장들이 거리 센서(200)에 의해 검출될 수 있어서, 전자기 액추에이터(178)와의 사이에 바람직하지 않은 교차-결합(cross-coupling)이 생성된다. 부유 자기장들로 인한 이러한 교차-결합은 거리 센서(200)와 강자성 엘리먼트(150) 사이의 거리(X)의 신뢰할 수 있는 결정에 영향을 미치며, 따라서, 캐리어와 자기 부상 시스템 사이의 거리의 신뢰할 수 있는 결정에 영향을 미친다.[0043]
However, since the
[0044]
이제, 본 개시내용의 실시예들에 따른 거리 센서(200)의 측단면도들을 도시하는 도 3a 및 도 3b가 참조된다. 여기서, 강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 측정하기 위한 거리 센서(200)가 제공된다. 거리 센서(200)는 적어도 제1 영구 자석 엘리먼트(201), 적어도 제1 홀 엘리먼트(203) 및 적어도 제2 홀 엘리먼트(204)를 포함하며, 제1 영구 자석 엘리먼트(201)는 제1 자기장(205)을 생성한다. 제1 홀 엘리먼트(203)의 포지션에서의 제1 자기장(205)의 방향이 제2 홀 엘리먼트(204)의 포지션에서의 제1 자기장(205)의 방향과 실질적으로 반대이도록, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)이 배향된다.[0044]
Reference is now made to FIGS. 3A and 3B showing side cross-sectional views of
[0045]
제2 자기장(206)은, 캐리어(110)를 부상시키는 것의 원하지 않는 효과로서 전자기 액추에이터(178)에 의해 생성될 수 있다. 제2 자기장(206)은 부유 자기장을 포함할 수 있다. 제2 자기장(206)의 크기가 캐리어(110)에 인가되는 부상력에 의존하기 때문에, 거리 센서(200)에 대한 제2 자기장(206)의 효과는 전자기 액추에이터(178)와 거리 센서(200) 사이에 바람직하지 않은 교차-결합을 생성한다. 본 개시내용에 따른 거리 센서(200)를 제공함으로써, 이러한 바람직하지 않은 교차-결합이 보상될 수 있다.[0045]
The second
[0046]
적어도 제1 영구 자석(201) 및 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)을 갖는 거리 센서(200)를 제공하는 것은, 제1 자기장(205)을 검출함으로써 강자성 엘리먼트(150)와 거리 센서(200) 사이의 거리(X)가 결정되는 것을 가능하게 하는 동시에, 제2 자기장(206)이 보상되는 것을 또한 가능하게 한다. 제1 자기장(205)은 제1 홀 엘리먼트(203)에 걸쳐 포지티브 전압 성분을, 그리고 제2 홀 엘리먼트(204)에 걸쳐 네거티브 전압 성분을 생성한다. 한편, 제2 자기장(206)은 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204) 둘 모두에 걸쳐 포지티브 전압 성분들을 생성한다. 제1 홀 엘리먼트(203)에 의해 생성된 전압으로부터 제2 홀 엘리먼트(204)에 의해 생성된 전압을 감산함으로써, 제2 자기장(206)에 의해 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)에 걸쳐 생성된 전압 성분은 상쇄되고, 제1 자기장(205)에 의해 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)에 걸쳐 생성된 전압 성분들은 유지된다.[0046]
Providing the
[0047]
제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)은 자신들에 인가되는 자기장에 기반하여 전압을 생성한다. 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)은, 제1 자기장(205)이 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)에서 전압을 유도하도록, 포지셔닝된다. 제1 자기장(205)의 강도는 강자성 엘리먼트(150)의 존재에 의해 영향을 받아서, 강자성 엘리먼트(150)가 거리 센서(200)에 더 가까울 때 또는 더 멀 때의 사이에서 제1 자기장(205)의 차이가 발생한다. 제1 자기장(205)이 홀 엘리먼트들(203, 204)에 전압을 생성하도록 홀 엘리먼트들(203, 204)을 포지셔닝함으로써, 거리 센서(200)와 강자성 엘리먼트(150) 사이의 거리가 측정될 수 있다.[0047]
The first and
[0048]
제1 자기장(205)은 적어도 제1 영구 자석 엘리먼트(201)에 의해 생성된다. 첫 번째로, 도 3a에 예시적으로 도시된 실시예를 참조하면, 거리 센서(200)는 제1 영구 자석 엘리먼트(201)를 포함한다. 거리 센서(200)의 일 측의 자기 플럭스 방향이 강자성 엘리먼트(150)로부터 멀어지는 제1 플럭스 방향에 있고 그리고 거리 센서(200)의 다른 측의 자기 플럭스 방향이 강자성 엘리먼트(150)를 향하는 제2 플럭스 방향에 있게 자기장 루프가 생성되도록, 제1 영구 자석 엘리먼트(201)가 포지셔닝된다. 거리 센서(200)는 제1 자기장(205)을 지향시키도록 포지셔닝된 코어 엘리먼트들(202)을 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)은, 제1 홀 엘리먼트(203)가 제1 플럭스 방향의 자기 플럭스의 영역에 있고 그리고 제2 홀 엘리먼트(204)가 제2 플럭스 방향의 자기 플럭스의 영역에 있도록, 제1 자기장(205)에 포지셔닝된다.[0048]
The first
[0049]
대안적인 어레인지먼트가 도 3b에 예시적으로 도시된다. 이러한 실시예에서, 제1 영구 자석 엘리먼트(201a) 및 제2 영구 자석 엘리먼트(201b)가 제공된다. 거리 센서(200)의 일 측의 자기 플럭스 방향이 강자성 엘리먼트(150)로부터 멀어지는 제1 플럭스 방향에 있고 그리고 거리 센서(200)의 다른 측의 자기 플럭스 방향이 강자성 엘리먼트(150)를 향하는 제2 플럭스 방향에 있게 자기장 루프가 생성되도록, 제1 및 제2 영구 자석 엘리먼트들(201a, 201b)의 극성들은 서로 반대로 배열된다. 거리 센서(200)는 제1 자기장(205)을 지향시키도록 포지셔닝된 코어 엘리먼트(202)를 더 포함할 수 있다. 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)은, 제1 홀 엘리먼트(203)가 제1 플럭스 방향의 자기 플럭스의 영역에 있고 그리고 제2 홀 엘리먼트(204)가 제2 플럭스 방향의 자기 플럭스의 영역에 있도록, 제1 자기장(205)에 포지셔닝된다.[0049]
An alternative arrangement is shown by way of example in FIG. 3B. In this embodiment, a first
[0050]
적어도 제1 영구 자석 엘리먼트들(201)은 복수의 영구 자석 엘리먼트들에 포함될 수 있다. 예컨대, 거리 센서(200)는 적어도 2개의 제1 영구 자석 엘리먼트들을 포함할 수 있거나, 또는 적어도 2개의 제1 영구 자석 엘리먼트들 및 적어도 2개의 제2 자석 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 복수의 영구 자석 엘리먼트들은, 복수의 영구 자석 엘리먼트들에 의해 생성되는 자기장이 강자성 엘리먼트(150)와 대면하는 측에서 강하고 그리고 강자성 엘리먼트(150) 반대편 측에서 약하도록, 복수의 영구 자석 엘리먼트들이 할바흐(Halbach) 어레이를 형성하게, 배향될 수 있다. 할바흐 어레이는, 할바흐 어레이의 후방 표면 상에 자기장을 생성하지 않아서, 자기 간섭(magnetic interference)에 민감할 수 있는, 부상 유닛 내에 로케이팅된 다른 컴포넌트들이 종래의 자석 엘리먼트들과 비교하여 더 적은 정도로 제1 자기장에 의해 영향을 받는다는 이점을 갖는다.[0050]
At least first
[0051]
본 개시내용의 실시예들에 따르면, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)은, 제1 자기장(205)이 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)에서 포지티브 전압을 생성하도록, 서로 반대로 배향된다. 이는, 제1 플럭스 방향의 자기 플럭스의 영역에 포지셔닝된 제1 홀 엘리먼트(203)가 제1 플럭스 방향으로 배향되고, 제2 플럭스 방향의 자기 플럭스의 영역에 포지셔닝된 제2 홀 엘리먼트(204)가 제2 플럭스 방향으로 배향되도록, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)이 배향된다는 것을 의미한다. 이에 따라, 도 3a 및 도 3b에 도시된 측단면도들에서, 제1 홀 엘리먼트(203)는 상향으로 배향되고 제2 홀 엘리먼트(204)는 하향으로 배향된다.[0051]
According to embodiments of the present disclosure, the first and
[0052]
제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)이 서로 반대로 배향되는 경우, 제1 자기장(205)은, 각각의 전압의 크기들이 실질적으로 서로 동일하도록, 제1 홀 엘리먼트(203) 및 제2 홀 엘리먼트(204) 둘 모두에서 포지티브 전압을 생성한다. 그러나, 제2 자기장(206)은, 각각의 전압의 크기들이 실질적으로 서로 동일하도록, 제1 또는 제2 홀 엘리먼트들(203, 204) 중 하나에서 포지티브 전압을 생성하고, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204) 중 다른 하나에서 네거티브 전압을 생성한다. 이에 따라, 제1 자기장(205)에 의해 생성된 전압들은 유지되고 그리고 제2 자기장(206)에 의해 생성된 전압들은 상쇄되어, 거리 센서(200)의 출력 전압에 대한 제2 자기장(206)의 임의의 효과의 측정된 전압을 보상하도록, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204) 각각에 의해 생성된 전압들이 부가(add)될 수 있다.[0052]
When the first and
[0053]
대안적인 실시예로서, 제1 자기장(205)이 하나의 홀 엘리먼트에서 포지티브 전압을 생성하고 다른 홀 엘리먼트에서 네거티브 전압을 생성하도록, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)이 서로 동일한 방향으로 배향될 수 있다. 이에 따라, 도 3a 및 도 3b에 도시된 측단면도들에서, 이러한 경우에서, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)은 둘 모두 상향으로 배향되거나 또는 둘 모두 하향으로 배향된다.[0053]
As an alternative embodiment, the first and
[0054]
제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204)이 서로 동일한 방향으로 배향되는 경우, 제1 자기장(205)은, 각각의 전압의 크기들이 실질적으로 서로 동일하도록, 제1 홀 엘리먼트(203)에서 포지티브 전압을 생성하고 제2 홀 엘리먼트(204)에서 네거티브 전압을 생성한다. 그러나, 제2 자기장(206)은, 각각의 전압의 크기들은 실질적으로 서로 동일하도록, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204) 둘 모두에서 포지티브 전압을 생성한다. 이에 따라, 제1 자기장(205)에 의해 생성된 전압들은 유지되고 그리고 제2 자기장(206)에 의해 생성된 전압들은 상쇄되어, 거리 센서(200)의 출력 전압에 대한 제2 자기장(206)의 임의의 효과의 측정된 전압을 보상하도록, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들(203, 204) 각각에 의해 생성된 전압들이 감산(subtract)될 수 있다.[0054]
When the first and
[0055]
본 개시내용에 따라 거리 센서(200)를 구성함으로써, 부유 자기장들이 보상될 수 있다. 부유 자기장들은, 예컨대 전자기 액추에이터, 기판 캐리어 상의 자기 엘리먼트, 또는 캐소드 타겟에 의해 생성될 수 있다. 부유 자기장들을 보상하는 것은, 거리 센서(200)가 전자기 액추에이터에 더 가깝게 포지셔닝되는 것을 가능하게 하여서, 센서 및 액추에이터의 코로케이션을 통해 자기 부상 시스템의 개선된 성능이 달성될 수 있다. 또한, 부유 자기장들을 보상함으로써, 거리 센서(200)는 더 신뢰할 수 있고 정확한 거리 측정을 산출(produce)할 수 있어서, 캐리어와 자기 부상 시스템 사이의 거리는 더 신뢰할 수 있게 그리고 더 정확하게 유지될 수 있다.[0055]
By configuring the
[0056]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예에 따르면, 도 2a 및 도 2b에 도시된 제어기(179)는, 적어도 하나의 전자기 액추에이터에 의해 생성되고 적어도 하나의 거리 센서에 작용하는 부유 자기장들을 보상하도록 구성될 수 있다. 제어기(179)는 적어도 하나의 거리 센서(200)에 전기적으로 부착될 수 있어서, 제어기(179)는 제1 및 제2 홀 엘리먼트들로부터 제1 및 제2 신호들을 각각 수신할 수 있다. 제어기(179)는, 적어도 하나의 전자기 액추에이터에 의해 생성된 부유 자기장에 의해 생성된 신호 성분들이 보상되게, 제1 및 제2 신호들을 서로 감산하도록 구성될 수 있다.[0056]
According to an embodiment of the present disclosure, which may be combined with other embodiments described herein, the
[0057] 본 개시내용의 제3 실시예에 따르면, 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 방법이 제공된다. 방법은, 제1 홀 엘리먼트 및 제2 홀 엘리먼트를 포함하는 거리 센서를 제공하는 단계, 제1 홀 엘리먼트의 제1 신호 및 제2 홀 엘리먼트의 제2 신호를 검출하는 단계, 및 제1 신호로부터 제2 신호를 감산하는 단계를 포함한다.[0057] According to a third embodiment of the present disclosure, a method for measuring the distance to a ferromagnetic element is provided. The method includes providing a distance sensor comprising a first Hall element and a second Hall element, detecting a first signal of the first Hall element and a second signal of the second Hall element, and from the first signal; Subtracting two signals.
[0058]
이제 도 4가 참조되며, 도 4는 본 개시내용의 실시예들에 따라 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 방법(500)에 대한 흐름도를 도시한다. 방법(500)은 시작(510)에서 시작된다.[0058]
Reference is now made to FIG. 4, which shows a flow diagram for a
[0059]
블록(511)에서, 제1 홀 엘리먼트 및 제2 홀 엘리먼트를 포함하는 거리 센서가 제공된다. 거리 센서는 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 거리 센서일 수 있으며, 거리 센서는 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정할 수 있다. 거리 센서는 예컨대, 전자기 액추에이터에 근접하게 제공될 수 있다. 전자기 액추에이터에 의해 생성된 원하지 않는 부유 자기장은 거리 센서에 영향을 미칠 수 있어서, 전자기 액추에이터와 거리 센서 사이에 교차-결합이 야기된다.[0059]
At
[0060]
블록(512)에서, 제1 홀 엘리먼트의 제1 신호가 검출되는 한편, 블록(513)에서, 제2 홀 엘리먼트의 제2 신호가 검출된다. 각각, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들의 제1 및 제2 신호들은 부유 자기장 신호 및 거리 측정 신호의 성분을 각각 포함할 수 있다. 제1 및 제2 신호들 각각의 거리 측정 신호 성분들은 크기가 실질적으로 동일하지만 극성이 반대일 수 있는 반면, 제1 및 제2 신호들 각각의 부유 자기장 신호 성분들은 크기가 실질적으로 동일할 수 있고, 동일한 극성을 가질 수 있다.[0060]
At
[0061]
블록(514)에서, 제1 홀 엘리먼트의 제1 신호 및 제2 홀 엘리먼트의 제2 신호는 서로 감산된다. 제1 및 제2 신호들 각각의 부유 자기장 신호 성분들이 크기가 실질적으로 동일하고, 동일한 극성을 갖기 때문에, 제1 및 제2 신호들을 서로 감산하는 것은 제1 및 제2 신호들의 부유 자기장 신호 성분들 각각을 상쇄시킨다. 따라서, 부유 자기장 신호 성분들이 보상되어서, 원하지 않는 부유 자기장에 의해 영향을 받지 않고 유지되는 거리 신호가 생성될 수 있다. 마지막으로, 방법(500)은 종료(520)에서 종결된다.[0061]
At
[0062]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 추가의 실시예들에 따르면, 블록(511)에서 제공되는 거리 센서는 제1 자기장을 생성하기 위한 적어도 제1 영구 자석 엘리먼트를 더 포함할 수 있으며, 제1 홀 엘리먼트의 포지션에서의 제1 자기장의 방향은 제2 홀 엘리먼트의 포지션에서의 제1 자기장의 방향과 실질적으로 반대이다. 대안적으로, 블록(511)에서 제공되는 거리 센서는 제1 자기장을 생성하기 위한 적어도 제1 영구 자석 엘리먼트 및 적어도 제2 영구 자석 엘리먼트를 더 포함할 수 있으며, 제1 홀 엘리먼트의 포지션에서의 제1 자기장의 방향은 제2 홀 엘리먼트의 포지션에서의 제1 자기장의 방향과 실질적으로 반대이다. 따라서, 제1 자기장은, 제1 홀 엘리먼트가 제1 거리 측정 신호 성분을 생성하게 하고, 제2 홀 엘리먼트가 제2 거리 측정 신호 성분을 생성하게 하며, 제1 거리 측정 신호 성분의 극성은 제2 거리 측정 신호 성분의 극성과 반대이다. 예컨대, 제1 자기장은 제1 홀 엘리먼트가 포지티브 전압 성분을 생성하게 하고, 제2 홀 엘리먼트가 네거티브 전압 성분을 생성하게 한다. 제1 및 제2 홀 엘리먼트들에 의해 각각 생성된 제1 및 제2 거리 측정 신호 성분들의 크기는 실질적으로 동일할 수 있어서, 블록(514)에서, 제1 및 제2 홀 엘리먼트들의 제1 및 제2 신호들이 각각 서로 감산될 때, 제1 및 제2 거리 측정 신호 성분들은 서로 상쇄되지 않으며, 제1 및 제2 부유 자기장 성분들이 보상된다. 따라서, 부유 자기장의 효과들에 의해 영향받지 않고 유지되는 거리 신호가 생성될 수 있다.[0062]
According to further embodiments, which may be combined with other embodiments described herein, the distance sensor provided at
[0063]
방법(500)은 제어기를 사용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 도 2a 및 도 2b를 다시 참조하면, 방법(500)은, 부상 유닛(175)의 컴포넌트일 수 있는 제어기(179)에 의해 수행될 수 있다. 제어기(179)는 적어도 거리 센서(200)에 전기적으로 부착될 수 있어서, 제어기(179)는 제1 신호 및 제2 신호를 입력으로서 수신한다.[0063]
[0064] 위에서 논의된 바와 같이, 자기 부상 시스템의 일 양상은, 자기 부상 시스템의 최소화된 크기, 및 액추에이터와 센서의 코로케이션을 통한 개선된 제어 거동을 달성하기 위해, 전자기 액추에이터들 및 거리 센서들을 부상 유닛 내에서 서로 가까이 포지셔닝하는 것이다. 전자기 액추에이터들과 거리 센서들 사이의 더 가까운 근접성에 대한 하나의 바람직하지 않은 효과는, 전자기 액추에이터들에 의해 생성된 부유 자기장들이 거리 센서들과의 교차-결합 효과를 도입하는 것이다. 본원에서 설명되는 실시예들은, 부유 자기장들을 보상하기 위해, 예컨대 제1 및 제2 홀 엘리먼트를 사용하여 그들의 신호들을 감산함으로써, 이러한 문제를 해결한다.[0064] As discussed above, one aspect of the magnetic levitation system is to incorporate electromagnetic actuators and distance sensors into the levitation unit to achieve a minimized size of the magnetic levitation system and improved control behavior through colocation of actuators and sensors. Are positioned closer to each other. One undesirable effect on closer proximity between electromagnetic actuators and distance sensors is that the stray magnetic fields generated by the electromagnetic actuators introduce a cross-coupling effect with the distance sensors. Embodiments described herein solve this problem by subtracting their signals, eg, using first and second Hall elements to compensate for floating magnetic fields.
[0065] 그러나, 거리 센서가 전자기 액추에이터들에 훨씬 더 근접하게 포지셔닝될 때, 부유 자기장이 거리 센서 내의 제1 및 제2 홀 엘리먼트들에 균등하게 영향을 미치지 않을 수 있다는 점에서, 추가의 바람직하지 않은 효과가 도입된다. 예컨대, 거리 센서가 포지셔닝되는 영역에서 부유 자기장의 곡률이 더 높을 수 있거나, 또는 부유 자기장의 크기가 균일하지 않을 수 있다. 이러한 효과들은, 예컨대 전자기 액추에이터들 사이에 포지셔닝될 수 있는 거리 센서들에 특히 문제가 된다. 그러한 경우들에서, 제1 및 제2 자기장 신호 성분들은, 제2 자기장 신호가 감산을 통해 완전하게 보상되기에 크기가 충분히 동일하지 않을 수 있다. 따라서, 이러한 효과들의 추가의 보상이 유리할 수 있다.[0065] However, when the distance sensor is positioned much closer to the electromagnetic actuators, an additional undesirable effect is that the stray magnetic field may not affect the first and second Hall elements evenly within the distance sensor. Is introduced. For example, the curvature of the floating magnetic field may be higher in the region where the distance sensor is positioned, or the magnitude of the floating magnetic field may not be uniform. These effects are particularly problematic for distance sensors, which can be positioned, for example, between electromagnetic actuators. In such cases, the first and second magnetic field signal components may not be sufficiently the same in magnitude so that the second magnetic field signal is fully compensated through subtraction. Thus, further compensation of these effects may be advantageous.
[0066]
이제 도 5가 참조되며, 도 5는 강자성 엘리먼트까지의 거리를 측정하기 위한 방법(501)에 대한 흐름도를 도시한다. 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 방법(501)은, 적어도 하나의 전자기 액추에이터의 코일 전류를 검출하고, 적어도 하나의 전자기 액추에이터에 의해 생성된 자기 플럭스를 추정하기 위해 코일 전류를 사용하고, 그리고 거리 센서에 의해 측정된 거리 신호의 잘못된 성분을 보상하는 추가의 단계들을 더 포함한다. 방법(501)은 시작(510)에서 시작된다.[0066]
Reference is now made to FIG. 5, which shows a flow diagram for a
[0067]
위에서 설명된 방법(500)에 따른 블록들(511, 512, 513 및 514)을 포함하는 방법(501)은, 블록(515)에서, 적어도 하나의 전자기 액추에이터의 코일 전류를 검출하는 단계를 더 포함한다. 전자기 액추에이터의 코일 전류는 전자기 액추에이터에 의해 생성된 자기 플럭스에 비례한다. 코일 전류는, 전자기 액추에이터에 전송되는 전류 신호로부터 검출될 수 있거나, 또는 전자기 액추에이터의 코일의 전류를 측정하도록 구성된 전류 센서를 사용함으로써 검출될 수 있다.[0067]
The
[0068]
또한, 블록(516)에서, 적어도 하나의 전자기 액추에이터에 의해 생성된 자기 플럭스가 추정된다. 생성된 자기 플럭스의 추정은 블록(515)에서 검출된 바와 같은 적어도 하나의 전자기 액추에이터의 코일 전류에 기반한다. 자기 플럭스를 추정하는 단계는, 거리 센서에 의해 생성된 거리 신호의 잘못된 성분을 보상하는 데 사용될 수 있는 자기 플럭스 보상 신호를 생성하는 단계를 포함한다.[0068]
Also at
[0069]
마지막으로, 블록(517)에서, 거리 센서에 의해 측정된 거리 신호의 잘못된 성분이 보상된다. 보상은, 블록(516)에서 생성된 자기 플럭스 보상 신호를 거리 센서에 의해 검출된 거리 신호로부터 감산함으로써 수행되어서, 블록(514)에 의해 아직 보상되지 않은, 전자기 액추에이터와 거리 센서 사이의 교차-결합의 추가의 효과들이 보상된다.[0069]
Finally, at
[0070]
위에서 설명된 바와 같이 방법(501)을 수행하는 것은, 부유 자기장들, 이를테면, 균일하지 않은 또는 높은 곡률의 부유 자기장들, 또는 인접한 전자기 액추에이터들로부터의 부유 자기장들의 추가의 보상을 가능하게 하여서, 거리 센서들은 전자기 액추에이터들에 훨씬 더 근접하게 포지셔닝될 수 있어서, 자기 부상 시스템의 성능을 추가로 개선한다.[0070]
[0071]
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 블록(516)에서 자기 플럭스를 추정하는 단계는 코일 전류의 크기 및/또는 주파수에 기반하여 자기 플럭스의 모델을 계산하는 단계를 포함한다. 코일 전류는, 예컨대, 하우징(176)에서 와전류들을 유도할 수 있거나, 또는 주파수에 의존하는 주어진 플럭스 크기를 생성할 수 있다. 또한, 강자성 엘리먼트(150)는 비-라미네이팅 엘리먼트일 수 있으며, 이는 주파수 의존성을 도입할 수 있다. 모델은, 주어진 코일 전류 크기 및/또는 주파수에 대해 전자기 액추에이터에 의해 생성된 자기 플럭스의 미리 결정된 또는 미리-계산된 모델을 포함할 수 있다. 예컨대, 모델은 미리-계산된 값들의 룩업 테이블을 포함할 수 있다. 대안적으로, 모델은 주어진 코일 전류 크기 및/또는 주파수에 대해 전자기 액추에이터에 의해 생성된 자기 플럭스의 수학적 근사에 기반하여 실시간으로 계산될 수 있다.[0071]
According to embodiments of the present disclosure, which may be combined with other embodiments described herein, estimating the magnetic flux at
[0072] 자기 플럭스의 모델은, 인가된 코일 전류에 대한 응답으로 전자기 액추에이터의 자기 플럭스 거동을 측정함으로써 그리고 거리 신호에 대한 그 효과를 결정함으로써, 결정될 수 있다. 강자성 엘리먼트는 거리 센서로부터 알려진 거리에 고정되고, 코일 전류가 전자기 액추에이터에 인가되어, 거리 센서로부터 거리 신호를 생성한다. 전자기 액추에이터에 인가되는 코일 전류를 변화시키는 것은 자기 플럭스의 변화를 생성하며, 이는 자기 플럭스의 영향 하에 거리 센서로부터의 거리 신호를 변화시킨다. 코일 전류에 기반하여 거리 신호의 변화를 측정함으로써, 전자기 액추에이터의 자기 플럭스가, 코일 전류에 기반한 거리 신호에 미치는 효과를 추정하기 위한 모델이 계산될 수 있다.[0072] The model of magnetic flux can be determined by measuring the magnetic flux behavior of the electromagnetic actuator in response to the applied coil current and by determining its effect on the distance signal. The ferromagnetic element is fixed at a known distance from the distance sensor and a coil current is applied to the electromagnetic actuator to produce a distance signal from the distance sensor. Changing the coil current applied to the electromagnetic actuator produces a change in magnetic flux, which changes the distance signal from the distance sensor under the influence of the magnetic flux. By measuring the change in the distance signal based on the coil current, a model for estimating the effect of the magnetic flux of the electromagnetic actuator on the distance signal based on the coil current can be calculated.
[0073] 모델은, 적어도 하나의 전자기 액추에이터에 의해 생성된 자기 플럭스를 추정하기 위한 추가의 파라미터들을 고려할 수 있다. 예컨대, 모델은 적어도 하나의 이웃하는 전자기 액추에이터의 코일 전류와 관련된 파라미터들을 포함할 수 있다. 전자기 액추에이터가 전자기 액추에이터의 이웃들에 매우 근접하게 포지셔닝되는 경우, 이웃하는 전자기 액추에이터에 의해 생성된 부유 자기 플럭스는 또한, 이웃하는 거리 센서들과 교차-결합될 수 있다. 따라서, 거리 센서에 작용하는 부유 자기 플럭스에 의해 야기되는, 거리 센서에 의해 생성된 거리 신호의 잘못된 성분은 추가로 보상될 수 있다.[0073] The model may consider additional parameters for estimating the magnetic flux generated by the at least one electromagnetic actuator. For example, the model may include parameters related to coil current of at least one neighboring electromagnetic actuator. If the electromagnetic actuator is positioned very close to the neighbors of the electromagnetic actuator, the stray magnetic flux generated by the neighboring electromagnetic actuators may also be cross-coupled with the neighboring distance sensors. Thus, the wrong component of the distance signal produced by the distance sensor, caused by the stray magnetic flux acting on the distance sensor, can be further compensated.
[0074] 본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는, 본 개시내용의 실시예들에 따르면, 자기 플럭스를 추정하는 단계는 디지털 신호 프로세서 상에서 수행된다. 디지털 신호 프로세서는 전형적으로, 아날로그-디지털 컨버터(ADC; analog-digital converter), 디지털 신호 프로세싱 유닛, 및 디지털-아날로그 컨버터(DAC; digital-analog converter)를 포함하여서, 아날로그 신호들이 실시간으로 조작되는 것을 가능하게 한다. 디지털 신호 프로세서는 부상 유닛에 제공된 별개의 컴포넌트일 수 있거나, 또는 부상 유닛을 위한 제어기에 통합될 수 있다. 디지털 신호 프로세서 상에서 자기 플럭스의 추정을 수행하는 것은 자기 플럭스의 실시간 추정을 가능하게 하여서, 거리 신호의 더 신속한 획득을 가능하게 하고 그리고 캐리어와 부상 시스템 사이의 타겟 거리를 유지하는 데 있어서 부상 시스템의 더 높은 성능을 가능하게 한다.[0074] According to embodiments of the present disclosure, which may be combined with other embodiments described herein, estimating magnetic flux is performed on a digital signal processor. Digital signal processors typically include analog-digital converters (ADCs), digital signal processing units, and digital-analog converters (DACs), so that analog signals are manipulated in real time. Make it possible. The digital signal processor may be a separate component provided in the flotation unit or may be integrated in a controller for the flotation unit. Performing estimation of the magnetic flux on the digital signal processor enables real-time estimation of the magnetic flux, allowing for faster acquisition of the distance signal and further maintaining the target distance between the carrier and the injury system. Enables high performance
[0075] 전술한 바가 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이, 본 개시내용의 기본적인 범위를 벗어나지 않으면서 고안될 수 있고, 본 개시내용의 범위는 다음의 청구항들에 의해 결정된다.[0075] While the foregoing is directed to embodiments of the present disclosure, other and further embodiments of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the present disclosure, the scope of the present disclosure being set forth in the following claims Determined by
Claims (16)
적어도 제1 영구 자석 엘리먼트(201, 201a);
적어도 제1 홀(hall) 엘리먼트(203); 및
적어도 제2 홀 엘리먼트(204)를 포함하며,
상기 제1 영구 자석 엘리먼트(201, 201a)는 제1 자기장(205)을 생성하고, 그리고 상기 제1 홀 엘리먼트(203)의 포지션에서의 상기 제1 자기장(205)의 방향은 상기 제2 홀 엘리먼트(204)의 포지션에서의 상기 제1 자기장(205)의 방향과 실질적으로 반대인,
거리 센서(200).As a distance sensor 200 for measuring the distance to the ferromagnetic element 150,
At least first permanent magnet elements 201, 201a;
At least a first hall element 203; And
At least a second Hall element 204,
The first permanent magnet elements 201, 201a create a first magnetic field 205, and the direction of the first magnetic field 205 in the position of the first hole element 203 is the second hall element. Substantially opposite the direction of the first magnetic field 205 in the position of 204,
Distance sensor 200.
상기 제1 영구 자석 엘리먼트(201a)와 평행하게 배열되고 그리고 상기 제1 영구 자석 엘리먼트(201a)와 반대 극성을 갖는 적어도 제2 영구 자석 엘리먼트(201b)를 더 포함하며,
상기 제1 영구 자석 엘리먼트(201a) 및 상기 제2 영구 자석 엘리먼트(201b)는 상기 제1 자기장(205)을 생성하는,
거리 센서(200).According to claim 1,
Further comprising at least a second permanent magnet element 201b arranged parallel to the first permanent magnet element 201a and having a polarity opposite to the first permanent magnet element 201a,
The first permanent magnet element 201a and the second permanent magnet element 201b generate the first magnetic field 205,
Distance sensor 200.
상기 제1 홀 엘리먼트(203) 및 상기 제2 홀 엘리먼트(204)는, 상기 제1 자기장(205)이 상기 제1 홀 엘리먼트(203) 및 상기 제2 홀 엘리먼트(204)에서 포지티브 전압을 생성하도록, 서로 반대로 배향되는,
거리 센서(200).The method according to claim 1 or 2,
The first Hall element 203 and the second Hall element 204 are configured such that the first magnetic field 205 generates a positive voltage at the first Hall element 203 and the second Hall element 204. Oriented opposite to each other,
Distance sensor 200.
적어도 하나의 전자기 액추에이터(178); 및
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 거리 센서(200)를 포함하며,
상기 적어도 하나의 거리 센서(200)는 상기 강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 측정하도록 구성되는,
자기 부상 시스템(100).Magnetically levitated system 100 for magnetically levitating a ferromagnetic element 150,
At least one electromagnetic actuator 178; And
At least one distance sensor 200 according to any one of claims 1 to 3,
The at least one distance sensor 200 is configured to measure the distance X to the ferromagnetic element 150,
Magnetic levitation system (100).
상기 강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 제어하기 위하여 상기 적어도 하나의 전자기 액추에이터(178)의 폐루프 제어(closed-loop control)를 위해 구성된 제어기(130, 179)를 더 포함하는,
자기 부상 시스템(100).The method of claim 4, wherein
Further comprising controllers 130, 179 configured for closed-loop control of the at least one electromagnetic actuator 178 to control the distance X to the ferromagnetic element 150,
Magnetic levitation system (100).
상기 제어기(130, 179)는, 상기 적어도 하나의 전자기 액추에이터(178)에 의해 생성되고 그리고 상기 적어도 하나의 거리 센서(200)에 작용하는 자기장들을 보상하도록 구성되는,
자기 부상 시스템(100).The method of claim 5,
The controllers 130, 179 are configured to compensate magnetic fields generated by the at least one electromagnetic actuator 178 and acting on the at least one distance sensor 200,
Magnetic levitation system (100).
상기 적어도 하나의 전자기 액추에이터(178)는 상기 강자성 엘리먼트(150)를 이송 방향(192)으로 이송하도록 구성되는,
자기 부상 시스템(100).The method according to any one of claims 4 to 6,
The at least one electromagnetic actuator 178 is configured to transport the ferromagnetic element 150 in a transport direction 192,
Magnetic levitation system (100).
상기 강자성 엘리먼트는 기판 캐리어(110)인,
자기 부상 시스템(100).The method according to any one of claims 4 to 7,
The ferromagnetic element is a substrate carrier 110,
Magnetic levitation system (100).
상기 적어도 하나의 전자기 액추에이터(178), 상기 적어도 하나의 거리 센서(200) 및 상기 제어기(179)는 밀폐 하우징(airtight housing)(176) 내에 포함되는,
자기 부상 시스템(100).The method according to any one of claims 5 to 8,
The at least one electromagnetic actuator 178, the at least one distance sensor 200 and the controller 179 are included in an airtight housing 176,
Magnetic levitation system (100).
상기 자기 부상 시스템(100)은 진공에서의 동작을 위해 구성되는,
자기 부상 시스템(100).The method according to any one of claims 4 to 9,
The magnetic levitation system 100 is configured for operation in a vacuum,
Magnetic levitation system (100).
제1 홀 엘리먼트(203) 및 제2 홀 엘리먼트(204)를 포함하는 거리 센서(200)를 제공하는 단계;
상기 제1 홀 엘리먼트(203)의 제1 신호 및 상기 제2 홀 엘리먼트(204)의 제2 신호를 검출하는 단계; 및
상기 제1 신호로부터 상기 제2 신호를 감산(subtracting)하는 단계를 포함하는,
강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 측정하기 위한 방법.A method for measuring the distance X to the ferromagnetic element 150,
Providing a distance sensor (200) comprising a first hall element (203) and a second hall element (204);
Detecting a first signal of the first hall element (203) and a second signal of the second hall element (204); And
Subtracting the second signal from the first signal;
A method for measuring the distance X to the ferromagnetic element 150.
상기 거리 센서(200)는 제1 자기장(205)을 생성하기 위한 적어도 제1 영구 자석 엘리먼트(201, 201a)를 더 포함하며,
상기 제1 홀 엘리먼트(203)의 포지션에서의 상기 제1 자기장(205)의 방향은 상기 제2 홀 엘리먼트(204)의 포지션에서의 상기 제1 자기장(205)의 방향과 실질적으로 반대인,
강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 측정하기 위한 방법.The method of claim 11, wherein
The distance sensor 200 further includes at least first permanent magnet elements 201, 201a for generating a first magnetic field 205,
The direction of the first magnetic field 205 in the position of the first hole element 203 is substantially opposite to the direction of the first magnetic field 205 in the position of the second hole element 204,
A method for measuring the distance X to the ferromagnetic element 150.
적어도 하나의 전자기 액추에이터(178)의 코일 전류를 검출하는 단계;
상기 코일 전류를 사용하여, 상기 적어도 하나의 전자기 액추에이터(178)에 의해 생성된 자기 플럭스를 추정하는 단계; 및
상기 거리 센서(200)에 의해 측정된 거리 신호의 잘못된 성분(erroneous component)을 보상하는 단계를 더 포함하는,
강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 측정하기 위한 방법.The method of claim 11 or 12,
Detecting a coil current of at least one electromagnetic actuator 178;
Estimating the magnetic flux generated by the at least one electromagnetic actuator (178) using the coil current; And
Compensating for the erroneous component of the distance signal measured by the distance sensor 200,
A method for measuring the distance X to the ferromagnetic element 150.
상기 자기 플럭스를 추정하는 단계는 상기 코일 전류의 크기 및/또는 주파수에 기반하여 상기 자기 플럭스의 모델을 계산하는 단계를 포함하는,
강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 측정하기 위한 방법.The method of claim 13,
Estimating the magnetic flux includes calculating a model of the magnetic flux based on the magnitude and / or frequency of the coil current.
A method for measuring the distance X to the ferromagnetic element 150.
부유 자기 플럭스를 추정하는 단계는 디지털 신호 프로세서 상에서 수행되는,
강자성 엘리먼트(150)까지의 거리(X)를 측정하기 위한 방법.The method according to claim 13 or 14,
Estimating the stray magnetic flux is performed on a digital signal processor,
A method for measuring the distance X to the ferromagnetic element 150.
상기 거리 센서(200)는 부상된 바디까지의 거리(X)를 측정하도록 구성되는,
거리 센서(200)의 사용.As the use of the distance sensor 200 according to any one of claims 1 to 3 in the magnetic levitation device 100,
The distance sensor 200 is configured to measure the distance X to the injured body,
Use of distance sensor 200.
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